來源：三思派

作者：李萬、鐘恒、鄒蕓

2024年，全球科技創(chuàng)新持續(xù)提速，多個關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性進展，標(biāo)志著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革持續(xù)深化。本文梳理了全球范圍內(nèi)具有代表性的100項科技成果，涵蓋“生命科學(xué)、生物學(xué)”、“深空、深海、深地”、“物質(zhì)、材料與化學(xué)”、“智能、信息與通信”以及“生態(tài)能源、交通與建設(shè)工程”等五大領(lǐng)域。這些成果體現(xiàn)了當(dāng)前世界科技發(fā)展融合化、前沿化、加速化的趨勢，正加快推動人類社會邁向更加智能、高效與可持續(xù)的未來。

一、生命科學(xué)、生物學(xué)

（一）基因、細(xì)胞、胚胎

1 中國研制超級顯微鏡，首次全景“看到”大規(guī)模細(xì)胞交互行為

中國科學(xué)家研發(fā)出新一代介觀活體顯微鏡RUSH3D，實現(xiàn)了對生物體內(nèi)大規(guī)模細(xì)胞交互行為的全景三維成像。該顯微鏡具備厘米級視野與單細(xì)胞分辨率，支持低光毒性、長時間連續(xù)觀測，成像速率達每秒20次。該成果填補了生命過程在介觀尺度下實時觀察的技術(shù)空白，為腫瘤、免疫、神經(jīng)等研究提供強大工具。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”。

超級顯微鏡示意圖。來源：清華大學(xué)

2 美國科學(xué)家繪制最大規(guī)模人腦基因調(diào)控圖譜

美國科學(xué)家團隊構(gòu)建了迄今最全面的人腦基因調(diào)控圖譜，覆蓋多個大腦區(qū)域和發(fā)育階段。研究基于數(shù)千例腦組織樣本，利用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)，揭示了大腦認(rèn)知、情緒、運動等功能相關(guān)的關(guān)鍵調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并關(guān)聯(lián)多種神經(jīng)精神疾病。該成果為腦疾病發(fā)病機制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為未來精準(zhǔn)治療策略奠定了堅實基礎(chǔ)。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

科學(xué)家繪制迄今最大腦基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖譜。圖片來源于pixabay

3 全球最大古人類基因庫建成，揭示人類遷徙與健康奧秘

國際科學(xué)家聯(lián)合構(gòu)建了全球最大規(guī)模古人類基因庫，涵蓋近5000例3.4萬年前的古人類樣本。研究揭示了人類遷徙路徑的復(fù)雜性，并發(fā)現(xiàn)若干與現(xiàn)代疾病相關(guān)的遺傳變異，如阿爾茨海默病與糖尿病風(fēng)險因子。這些成果深化了對人類演化與健康之間關(guān)系的理解，為人類遺傳醫(yī)學(xué)研究提供關(guān)鍵線索。該研究成果入選科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

研究團隊對古人類基因組數(shù)據(jù)集展開研究。圖片來源：《自然》在線版

4 人腦血管系統(tǒng)首張單細(xì)胞圖譜問世

國際研究團隊首次繪制出覆蓋人類大腦發(fā)育全周期的單細(xì)胞分辨率腦血管圖譜，涵蓋健康個體、腦腫瘤及腦血管畸形等狀態(tài)。研究分析了117份樣本中超60萬個細(xì)胞，揭示血管內(nèi)皮細(xì)胞在不同階段的功能差異，發(fā)現(xiàn)成年大腦血管系統(tǒng)基本靜止，但在疾病中會被重新激活。研究還發(fā)現(xiàn)腦血管系統(tǒng)在病變時與外周器官血管更為相似。該圖譜為腦血管相關(guān)疾病的早期診斷與治療提供了重要基礎(chǔ)。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

圖片來源：加拿大多倫多大學(xué)；《自然》在線版

5 硝基體的發(fā)現(xiàn)揭示真核固氮能力，或重塑農(nóng)業(yè)未來

科學(xué)家在部分海藻中發(fā)現(xiàn)一種新型細(xì)胞器“硝基體”，具備固定大氣氮的能力。這是首次在真核生物中發(fā)現(xiàn)固氮結(jié)構(gòu)，挑戰(zhàn)了固有認(rèn)知。研究表明該細(xì)胞器源自海藻與藍細(xì)菌的共生演化過程。此發(fā)現(xiàn)為非豆科植物引入固氮機制提供生物學(xué)依據(jù)，有望減少化肥依賴，推動農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破。

在海藻Braarudosphaera bigelowii中發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)胞器，即硝基體（圓形物體，右下角）。來源：Tyler Coale；Science

6 新基因編輯技術(shù)“RNA橋”問世：實現(xiàn)更高效的DNA重排操作

科學(xué)家在兩項獨立研究中聯(lián)合提出一種新型基因組編輯技術(shù)，被稱為“RNA橋”，可實現(xiàn)在特定位點對基因組進行插入、倒位或刪除等長片段DNA的重排操作。這一方法不依賴于DNA斷裂和修復(fù)機制，而是通過RNA引導(dǎo)的重組酶系統(tǒng)實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)且可編程的編輯方式，有望突破當(dāng)前CRISPR等技術(shù)在大規(guī)模結(jié)構(gòu)重排方面的瓶頸。該技術(shù)為未來大規(guī)模基因組重構(gòu)、合成生物學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)帶來了全新工具與想象空間。

可重組橋RNA。圖片來源：Visual Science

7 開發(fā)全RNA介導(dǎo)的基因精準(zhǔn)寫入新技術(shù)

中國科學(xué)家開發(fā)出一種基于RNA的基因?qū)懭爰夹g(shù)，利用工程化逆轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)，實現(xiàn)長達1.5 kb的DNA序列在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)的高效精準(zhǔn)整合，最高效率達60%。該方法使用mRNA表達蛋白及RNA供體，避免傳統(tǒng)DNA載體帶來的安全風(fēng)險，并可通過脂質(zhì)納米顆粒非病毒遞送至體內(nèi)。該技術(shù)有望應(yīng)用于基因治療和CAR-T免疫細(xì)胞體內(nèi)生成等新型醫(yī)療方向。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

來源：《Cell》

8 解析植物葉綠體轉(zhuǎn)錄機器結(jié)構(gòu)

中國科學(xué)家首次解析了植物葉綠體中PEP轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其由源自細(xì)菌的核心酶與多個真核來源調(diào)控蛋白組成，形成復(fù)雜的超分子機器。該結(jié)構(gòu)揭示了葉綠體基因表達調(diào)控的分子機制，對理解光合作用調(diào)節(jié)具有重要意義，也為改造植物葉綠體成為生物反應(yīng)器提供了新思路。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

葉綠體基因“轉(zhuǎn)錄機器”——葉綠體PEP的復(fù)雜構(gòu)造。來源：中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

（二）疾病的預(yù)防與治療

9 CAR-T細(xì)胞療法首次用于自身免疫病，治療模式或?qū)㈩嵏?/strong>

CAR-T細(xì)胞療法首次在系統(tǒng)性紅斑狼瘡、硬皮病等重癥自身免疫病中展現(xiàn)出顯著療效。通過改造患者自身T細(xì)胞清除有害B細(xì)胞，多數(shù)患者實現(xiàn)長期無藥緩解。研究顯示，該療法可深入傳統(tǒng)藥物難以到達的組織，清除深層致病細(xì)胞，有望成為自身免疫病治療的新范式。但療效持久性和潛在副作用仍需進一步研究。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破、科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

嵌合抗原受體T細(xì)胞（CAR-T，粉色）緊緊包圍并摧毀一個B細(xì)胞。圖片來源：《科學(xué)》在線版

10 中國學(xué)者發(fā)表國際首個通用CAR-T治療成果

中國科學(xué)家首次將異體通用型CAR-T細(xì)胞用于自身免疫病治療，三名患者均獲得長期緩解，標(biāo)志著該療法在風(fēng)濕免疫性疾病領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。該研究展示了無需個體化制備的通用CAR-T方案的有效性和安全性，為廣泛臨床應(yīng)用提供了新路徑，有望降低治療成本并擴大適用人群。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞” 、人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。該研究主要人員入選2024《自然》十大人物。

中國學(xué)者發(fā)表國際首個通用CAR-T治療成果。來源：海軍軍醫(yī)大學(xué)

11 人類腫瘤三維圖譜揭示癌變軌跡和“分子鐘”機制

國際科研團隊構(gòu)建了多種腫瘤類型的高分辨率三維細(xì)胞圖譜，首次追蹤癌細(xì)胞從正常演化為惡性的完整路徑。研究提出“分子鐘”模型，量化細(xì)胞狀態(tài)隨時間的變化規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)部分結(jié)腸癌具有多譜系起源。這一成果為腫瘤早診、病程追蹤與治療策略制定提供了新工具，具備廣泛的臨床轉(zhuǎn)化潛力。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

超精確癌細(xì)胞3D 圖譜問世。圖片來源于Steve Gschmeissner

12 年僅兩次注射的HIV長效藥物展示100%保護效果

美國企業(yè)開發(fā)的一種名為“來那卡帕韋”的HIV長效預(yù)防藥，在臨床試驗中展示出100%的保護效果。該藥物通過阻斷病毒衣殼蛋白的功能，每年僅需注射兩次，為現(xiàn)有HIV暴露前預(yù)防提供了更便捷的替代方案。這一成果代表長效抗病毒藥物的重要突破，并有望拓展至其他病毒感染的防治平臺。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破、兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

藥物來那卡帕韋（黃色）與艾滋病毒衣殼蛋白結(jié)合，阻止衣殼錐體穿過孔隙進入人類細(xì)胞核。來源：N. Burgess/Science

13 肺癌治療個性化：仿真模型預(yù)測放療副作用

多國科學(xué)家合作開發(fā)出一種細(xì)胞級肺組織放療仿真模型，結(jié)合肺泡解剖結(jié)構(gòu)與粒子模擬技術(shù)，能評估細(xì)胞損傷及長期副作用風(fēng)險。該模型與實際臨床結(jié)果高度吻合，未來可用于優(yōu)化肺癌放療方案，實現(xiàn)治療個性化和副作用最小化，提升療效與患者生活質(zhì)量。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

模擬肺泡節(jié)段，肺泡組織計算模型由 18 個肺泡組成。圖片來源：薩里大學(xué)/GSI

14 破解紫杉醇合成謎團，為綠色抗癌藥物生產(chǎn)奠基

中國科學(xué)家在人工系統(tǒng)中成功重建紫杉醇前體baccatin III的完整生物合成路徑，揭示關(guān)鍵結(jié)構(gòu)環(huán)氧丁烷的形成機制。研究識別出一種關(guān)鍵雙功能酶，并在植物中實現(xiàn)該前體的合成。這項突破填補了紫杉醇合成核心環(huán)節(jié)的空白，有望推動綠色、可持續(xù)的抗癌藥物工業(yè)生產(chǎn)。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

紫杉醇半合成途徑。來源：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所

15 神經(jīng)系統(tǒng)“快遞員”：揭示神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白機制

中國科學(xué)家解析了多種神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白的工作機制，揭示其如何依賴鈉、氯或質(zhì)子完成底物轉(zhuǎn)運。該研究明確了抑郁、精神分裂和多動癥治療藥物與其靶點蛋白的結(jié)合模式，為新一代精神疾病藥物的靶點設(shè)計和副作用控制提供了分子依據(jù)，對神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療具有重要指導(dǎo)意義。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”。

圖片來源：中國科學(xué)院生物物理研究所

（三）器官移植與健康生活

16 科學(xué)家首次3D打印出功能性人類腦組織

美國科學(xué)家首次通過3D打印技術(shù)構(gòu)建出具有正常功能的人類腦組織。該方法將干細(xì)胞衍生的神經(jīng)細(xì)胞嵌入生物墨水中，通過分層打印形成可連接、傳遞信號的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該組織無需特殊設(shè)備即可維持健康狀態(tài)，為研究神經(jīng)退行性疾病和藥物篩選提供了全新模型，也為未來腦疾病治療探索新路徑。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

研究流程示意圖。圖片來源于《細(xì)胞—干細(xì)胞》

17 AI讀腦系統(tǒng)實現(xiàn)雙語語言識別，助力失語者重新溝通

美國科學(xué)家開發(fā)出一種融合腦機接口與人工智能算法的語言識別系統(tǒng)，幫助失語癥患者用英語與西班牙語進行交流。該系統(tǒng)可讀取大腦皮層信號，自動識別語言并解碼語句，識別準(zhǔn)確率達88%。研究還發(fā)現(xiàn)，大腦中處理不同語言的核心區(qū)域存在共享機制。該成果為腦機接口在語言障礙康復(fù)和多語種交互應(yīng)用拓展了新方向。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

雙語讀腦裝置研究示意圖。圖片來源于研究團隊

18 日本實現(xiàn)世界首例干細(xì)胞角膜移植手術(shù)恢復(fù)視力

日本科學(xué)家成功實施全球首例基于誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的角膜上皮細(xì)胞移植手術(shù)，4位重度視力受損患者中有3人視力明顯改善超過一年。手術(shù)采用軟性隱形眼鏡保護新生組織，有效減少術(shù)后并發(fā)癥。這項技術(shù)為角膜供體短缺問題提供解決思路，未來將在全球臨床治療中發(fā)揮重要作用。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

角膜位于眼睛的最外層。圖片來源于Patrick Landmann SPL

19 基因編輯豬腎首次成功移植至人類體內(nèi)

美國完成全球首例將基因編輯豬腎移植至人類的手術(shù)，受者為終末期腎病患者。供體豬經(jīng)過CRISPR技術(shù)修改，移除了69個可能引發(fā)免疫排斥和病毒感染的基因位點。該手術(shù)在“同情使用”通道下實施，初步成功標(biāo)志著異種器官移植進入臨床驗證階段，為解決器官短缺提供了現(xiàn)實路徑。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”。

全球首例人類接受經(jīng)基因編輯的豬腎臟移植手術(shù)完成。圖片來源于馬薩諸塞州總醫(yī)院

20 首例腦機接口設(shè)備成功植入人體，未來醫(yī)療前景可期

美國科學(xué)企業(yè)“神經(jīng)連接”完成了首例人體腦機接口設(shè)備植入手術(shù)，初步數(shù)據(jù)顯示患者神經(jīng)信號讀取效果良好。該裝置可解碼大腦電活動，未來或用于幫助癱瘓、失語等患者實現(xiàn)意念控制設(shè)備。盡管仍處于早期階段，這一進展為神經(jīng)康復(fù)和腦-機通信開辟了新方向，但長期安全性仍需持續(xù)觀察。該研究成果入選科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

植入物示意圖。圖片來源：美國《新聞周刊》網(wǎng)站

21 額外X染色體導(dǎo)致男性胚胎期生殖細(xì)胞早期發(fā)育障礙

中國科學(xué)家揭示，在克氏綜合征患者中，額外X染色體未被完全失活，會導(dǎo)致胚胎期男性生殖細(xì)胞早期發(fā)育受阻。研究發(fā)現(xiàn)，該異常激活多個發(fā)育通路基因，干擾細(xì)胞分化和定位。通過阻斷部分信號通路可在一定程度上恢復(fù)生殖細(xì)胞功能，為相關(guān)男性不育提供潛在治療策略。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”。

克氏綜合征患者FGC發(fā)育異常機制示意圖。來源：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部

22 皮膚“隱形術(shù)”：吸光染料打造無創(chuàng)生物成像新方式

美國科學(xué)家開發(fā)出一種新型“光學(xué)清除”技術(shù)，通過在皮膚表面涂抹含食用染料的水溶液，使組織暫時透明。該方法利用染料分子調(diào)節(jié)組織折射率，從而抑制光散射，提升透光率。實驗顯示處理后的小鼠皮膚可直接觀察血管與消化系統(tǒng)活動，且效果可逆、無毒。這項技術(shù)為無創(chuàng)生物成像和疾病早期監(jiān)測提供了全新手段。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

研究人員手拿一小瓶常見的黃色食用色素檸檬黃溶液。 圖片來源：得克薩斯大學(xué)達拉斯分校

23 新型NK2R激動劑或為肥胖與糖尿病治療帶來雙重突破

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)神經(jīng)激肽2受體（NK2R）激動劑在動物實驗中能同時抑制食欲與提高能量消耗，有效降低體重并改善胰島素敏感性。該機制不同于現(xiàn)有GLP-1類藥物，具備“控食+增耗”的雙重代謝調(diào)節(jié)功能。作為潛在新藥物靶點，NK2R激動劑有望為肥胖和2型糖尿病治療帶來新的解決路徑。

圖片來源：Frederike Sass, 哥本哈根大學(xué)網(wǎng)站

24 ESCAPE技術(shù)開啟復(fù)雜組織工程新紀(jì)元

美國研究團隊開發(fā)出ESCAPE技術(shù)，利用可低溫移除的液態(tài)金屬模具在水凝膠中構(gòu)建復(fù)雜三維通道網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多尺度、多組織交錯的組織工程結(jié)構(gòu)。該方法在保持生物材料活性的同時，可精確復(fù)制血管、淋巴等微通道，為類器官構(gòu)建和個性化醫(yī)療提供新平臺，標(biāo)志著組織工程進入精細(xì)制造新時代。

圖片來源：哈佛大學(xué)威斯研究所

25 逆轉(zhuǎn)脫發(fā)：科學(xué)家開發(fā)微針貼片治療斑禿

美國科學(xué)家研發(fā)出一種可局部釋放免疫調(diào)節(jié)分子的微針貼片，用于治療斑禿等自身免疫性脫發(fā)。貼片通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞恢復(fù)免疫耐受，保護毛囊不被攻擊，實現(xiàn)頭發(fā)再生。該方法在動物實驗中表現(xiàn)良好，具備無痛、定位精準(zhǔn)、不影響全身免疫等優(yōu)點，未來有望拓展至其他皮膚疾病治療。該研究入選2024年MIT最具影響力的十大研究。

圖片來源：MIT

26 研究發(fā)現(xiàn)：鍛煉肌肉有助于神經(jīng)生長與修復(fù)

研究表明，肌肉在運動過程中產(chǎn)生的生化信號和機械牽引效應(yīng)可顯著促進運動神經(jīng)元生長。即使模擬運動的拉伸刺激也能激發(fā)類似效果。這項成果揭示了肌肉與神經(jīng)系統(tǒng)的雙向調(diào)控機制，為運動神經(jīng)損傷、ALS等疾病的治療提供新路徑，進一步驗證了“運動即藥物”的理念。該研究入選2024年MIT最具影響力的十大研究。

圖片來源：MIT

27 人體在44歲和60歲會經(jīng)歷重大生物分子變化

美國科學(xué)家在對大量個體的分子和微生物組數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)，人體在約44歲和60歲時會經(jīng)歷兩個關(guān)鍵的生理變化高峰，數(shù)千種分子指標(biāo)出現(xiàn)劇烈波動。這一發(fā)現(xiàn)表明衰老并非持續(xù)漸進過程，而是呈現(xiàn)階段性跳躍，可能影響免疫、代謝和器官功能。研究建議在這兩個階段加強干預(yù)，以延緩衰老進程和防范相關(guān)疾病。

衰老過程中差異表達的分子和微生物數(shù)量，在44歲和60歲時有兩個波峰。圖片來源：nature.com

（四）考古與遠古生命生態(tài)

28 第二次青藏科考鉆取全球最長山地冰芯并實現(xiàn)系列突破

中國科學(xué)家在第二次青藏科考中，于普若崗日冰原鉆取出長達324米的全球最長山地冰芯，并發(fā)現(xiàn)青藏高原最厚冰川。此次科考還首次在冰原區(qū)應(yīng)用浮空艇觀測氣候過程，并發(fā)現(xiàn)多個疑似新物種和珍稀礦產(chǎn)資源。該系列成果為氣候變化、高原生態(tài)和資源研究提供了珍貴數(shù)據(jù)支持。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”。

科研人員在第二次青藏科考現(xiàn)場。來源：中國科學(xué)院青藏高原研究所

29 刷新認(rèn)知：16億年前的藻類化石顯示真核生物早已實現(xiàn)多細(xì)胞化

中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種距今16億年的藻類化石，具有多細(xì)胞結(jié)構(gòu)和繁殖細(xì)胞，表明真核生物在更早期就已具備多細(xì)胞特征。這一發(fā)現(xiàn)打破了多細(xì)胞起源晚于10億年前的傳統(tǒng)觀點，顯示真核生命較早開始復(fù)雜化演化，為理解多細(xì)胞生命的起源提供了關(guān)鍵證據(jù)。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

這些微觀化石的研究揭示，單細(xì)胞真核生物細(xì)胞的鏈接可能遠早于先前的估計。來源：中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所；Science

30 遠古DNA拼出史前家譜與社會結(jié)構(gòu)

科學(xué)家通過對大量古代人類DNA的血緣分析，成功重建多個古代聚落的親屬網(wǎng)絡(luò)，最長可達八代。研究揭示了母系或父系繼承、親族墓地布局等社會結(jié)構(gòu)特征，部分個體還被追蹤到千里之外的親屬。這些成果表明遺傳學(xué)正成為揭示遠古社會組織和人口遷徙的重要工具。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破。

公元7世紀(jì)匈牙利，被埋在一匹馬旁邊的一名男性，現(xiàn)在擁有了一段家族歷史。來源：考古科學(xué)研究所/厄特沃什·羅蘭大學(xué)博物館；Science

31 阿瓦爾帝國的父系譜系揭示草原民族社會結(jié)構(gòu)

對中世紀(jì)阿瓦爾人遺骸的DNA測序顯示，該群體延續(xù)嚴(yán)格的父系繼承制度，并普遍采用女性外族通婚策略。多個世系共居一地，形成代際延續(xù)的聚落結(jié)構(gòu)。這項研究揭示了歐亞草原民族高度結(jié)構(gòu)化的社會模式，為理解早期民族構(gòu)成和統(tǒng)治體系提供了新的遺傳學(xué)視角。

圖片來源：Nature

二、深空、深海、深地

（一）深空

32 嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

2024年，中國“嫦娥六號”探測器成功完成世界首次月球背面采樣返回任務(wù)，共帶回1935.3克樣品。此次任務(wù)突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，填補了人類對月背物質(zhì)認(rèn)知的空白。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)月背約28億年前仍有巖漿活動，并首次獲取月背古磁場數(shù)據(jù)，為探索月球演化和地質(zhì)差異提供了重要依據(jù)。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破、兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、科技日報社主辦的“2024年國際十大科技新聞”、中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。該研究主要人員入選2024《自然》十大人物。

嫦娥六號首次在月球背面采樣。來源：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所

33 科學(xué)家首次在月壤中發(fā)現(xiàn)分子水

中國科學(xué)家在嫦娥五號帶回的月壤樣品中發(fā)現(xiàn)一種新型含水礦物ULM-1，首次確認(rèn)月壤中存在結(jié)晶狀態(tài)的分子水。該礦物水含量高、性質(zhì)穩(wěn)定，表明月球陽光照射區(qū)也可能存在持久水源。這一發(fā)現(xiàn)對月球水資源開發(fā)及建立可持續(xù)月面基地具有重要意義。

月球表面含水礦物形成效果圖。來源：中國科學(xué)院物理研究所

34 “天關(guān)”衛(wèi)星成功發(fā)射并取得初步科學(xué)成果

2024年1月，中國“天關(guān)”衛(wèi)星成功發(fā)射，具備高靈敏X射線暫現(xiàn)源探測能力。首批在軌圖像已發(fā)布，揭示多個宇宙爆發(fā)天體并引發(fā)國際后續(xù)觀測。“天關(guān)”衛(wèi)星為研究黑洞、中子星等致密天體的形成與合并過程提供關(guān)鍵觀測平臺，也為引力波電磁對應(yīng)體探測奠定基礎(chǔ)。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞” 、新華社2024年終盤點：這些科技“明星”閃耀中國。

“天關(guān)”衛(wèi)星藝術(shù)圖。來源：中國科學(xué)院國家天文臺

35 歐幾里得空間望遠鏡公布首批科學(xué)成果，包含首張“宇宙地圖”照片

2024年，歐洲航天局“歐幾里得”望遠鏡發(fā)布首批科學(xué)成果，展示包括1400多萬個星系在內(nèi)的高分辨率“宇宙地圖”。該任務(wù)致力于探索暗物質(zhì)和暗能量的分布及演化規(guī)律，未來6年將繪制覆蓋約80億個星系的完整圖譜，為人類深入理解宇宙結(jié)構(gòu)和膨脹機制提供重要基礎(chǔ)。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”、中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國際十大科技新聞。

歐幾里得空間望遠鏡公布首批科學(xué)成果。圖片來源于ESA

36 發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞調(diào)控星系“生死”的關(guān)鍵證據(jù)

科學(xué)家首次系統(tǒng)觀測到星系中心黑洞質(zhì)量與其冷氣體含量呈負(fù)相關(guān)，表明超大質(zhì)量黑洞可通過抑制恒星形成原料，從根本上改變星系演化路徑。該發(fā)現(xiàn)證實了黑洞在星系由活躍轉(zhuǎn)向沉寂過程中的主導(dǎo)作用，為揭示星系生命周期機制提供了關(guān)鍵證據(jù)。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”。

圖片來源：國家自然科學(xué)基金委員會網(wǎng)站

37 “星艦”第五次試飛首次空中“筷子”回收助推器

2024年，美國SpaceX公司“星艦”火箭完成第五次飛行測試，首次成功利用發(fā)射塔機械臂“筷子”在空中接住返程助推器，標(biāo)志其重復(fù)使用技術(shù)邁出重要一步。本次試飛還驗證了結(jié)構(gòu)強度、分離控制和回收精度等關(guān)鍵指標(biāo)，為未來載人深空任務(wù)和火星運輸?shù)於夹g(shù)基礎(chǔ)。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破、兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”、科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

“筷子”成功回收助推器。圖片來源于SpaceX

38 全球首套高精度月球地質(zhì)圖集發(fā)布，填補月球科學(xué)基礎(chǔ)資料空白

中國發(fā)布全球首套1:250萬高精度月球地質(zhì)圖集，系統(tǒng)展示了月殼結(jié)構(gòu)、巖性分布、地質(zhì)構(gòu)造與礦產(chǎn)信息。該圖集覆蓋全月并細(xì)化為30幅分幅圖，是目前最完整、精度最高的月球地質(zhì)資料，為探月工程規(guī)劃與月球科研提供了重要支撐。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞。

全月地質(zhì)圖。來源：中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所

39 中國成功回收首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗衛(wèi)星“實踐十九號”

2024年10月，中國“實踐十九號”衛(wèi)星順利回收，驗證了可重復(fù)使用航天器的關(guān)鍵技術(shù)。該衛(wèi)星具備高微重力環(huán)境保障能力，搭載多項空間生命、材料與文化實驗，為未來空間科學(xué)試驗平臺建設(shè)和國際合作提供了新范式。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞。

圖片來源：新華網(wǎng)

40 銀河系中最大質(zhì)量恒星黑洞“蓋亞BH3”被發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量為太陽33倍

歐洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系迄今質(zhì)量最大的恒星黑洞“蓋亞BH3”，其質(zhì)量約為太陽的33倍。該黑洞的伴星是一顆金屬含量極低的恒星，為“貧金屬恒星可演化為大質(zhì)量黑洞”的理論提供了直接證據(jù)，對理解恒星演化和黑洞形成機制具有重要意義。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

來源：歐洲南方天文臺

41 韋伯望遠鏡首次在太空中發(fā)現(xiàn)“懸空”冰，助力揭示生命起源之謎

法國科學(xué)家利用詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，在500光年外的恒星形成區(qū)中首次探測到“懸空”冰，其氫原子未形成穩(wěn)定共價鍵。這種冰的獨特光譜特征此前僅在實驗室觀察到，發(fā)現(xiàn)有助于理解冰與光的相互作用及其在有機分子形成中的作用，為研究生命起源提供了新的化學(xué)線索。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

韋布望遠鏡在恒星形成區(qū)域發(fā)現(xiàn)了“懸空”冰。來源：美國國家航空航天局

42 詹姆斯·韋伯望遠鏡揭示宇宙黎明時期的秘密

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一批異常明亮、巨大的早期星系，其中部分星系規(guī)模堪比銀河系，含有大量重元素。這表明在這些星系形成之前，宇宙中已存在超大質(zhì)量恒星及活躍黑洞。相關(guān)觀測挑戰(zhàn)了現(xiàn)有星系形成模型，支持“原初黑洞”可能直接由宇宙早期坍縮形成，為理解宇宙最初十億年提供了全新視角。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破。

被遙遠的早期星群紅光籠罩——JWST最早的圖像之一。來源: NASA; ESA; CSA; STScI

43 土衛(wèi)一冰殼下可能存在年輕海洋，挑戰(zhàn)行星科學(xué)舊觀念

最新研究基于軌道與自轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)推測，土星衛(wèi)星土衛(wèi)一冰殼下可能存在一個年輕地下海洋，深度約20至30公里，形成時間不足2500萬年。此前該衛(wèi)星被認(rèn)為缺乏地質(zhì)活動。這一發(fā)現(xiàn)提示其他冰衛(wèi)星也可能擁有未探測的地下海洋，對外星宜居性研究具有重要啟示意義。

土星的衛(wèi)星“死星”土衛(wèi)一，背景是這顆氣態(tài)巨行星和土衛(wèi)二。 圖片來源：NASA/Robert Lea（使用 Canva 創(chuàng)建）

44 “拉索”確認(rèn)首個超級宇宙線起源天體

中國“拉索”觀測站在銀河系天鵝座方向發(fā)現(xiàn)一個超高能伽馬射線結(jié)構(gòu)，首次確認(rèn)宇宙線加速源，能量超過1億億電子伏特。該結(jié)構(gòu)源自中心大質(zhì)量恒星星團，揭示恒星環(huán)境中存在極端加速機制。這一成果破解了宇宙線起源的百年難題，為未來多波段聯(lián)合觀測提供了方向。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展、新華社2024年終盤點：這些科技“明星”閃耀中國。

巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)模擬示意圖。來源：中國科學(xué)院高能物理研究所

45 “中國天眼”FAST探測脈沖星突破1000顆

截至2024年，中國FAST射電望遠鏡已發(fā)現(xiàn)超過1000顆脈沖星，占全球已知數(shù)量的四分之一。這些發(fā)現(xiàn)包括大量毫秒脈沖星與雙星系統(tǒng)，拓展了對中子星演化及引力波源的理解。FAST的高靈敏度也推動了快速射電暴與宇宙成分探測，為深空物理研究提供強大支撐。該研究入選新華社2024年終盤點“全球科研向‘四極’前沿發(fā)展”。

圖片來源：中國科學(xué)院國家天文臺

46 北斗三號收官：第五十九、六十顆衛(wèi)星成功發(fā)射

2024年9月，中國成功發(fā)射北斗三號系統(tǒng)的最后兩顆衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)全面建成。這兩顆衛(wèi)星將進一步提升系統(tǒng)在定位、通信和授時方面的全球服務(wù)能力，也為下一代導(dǎo)航技術(shù)試驗提供平臺，標(biāo)志中國自主導(dǎo)航系統(tǒng)邁入新階段。該研究入選新華社2024年終盤點：這些科技“明星”閃耀中國。

中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射第59、60顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。來源：新華社

47 帕克探測器穿越日冕，人類首次“觸摸”太陽大氣

2024年，美國帕克太陽探測器飛越太陽日冕，創(chuàng)下人類航天器最接近太陽的紀(jì)錄，距離僅約610萬公里。此次飛行在極端高溫與強輻射條件下完成，探測器保持穩(wěn)定運行。該任務(wù)有助于揭示太陽風(fēng)起源與日冕加熱機制，為理解太陽活動及其對地影響提供關(guān)鍵觀測數(shù)據(jù)。

來源：NASA/APL

48 美國“歐羅巴快帆船”探測器啟程前往木衛(wèi)二，尋找生命跡象

美國發(fā)射“歐羅巴快帆船”探測器，啟動對木星衛(wèi)星木衛(wèi)二的長期探索。任務(wù)核心是評估其冰殼下液態(tài)海洋的存在與宜居性，預(yù)計將進行約50次近距離飛掠。這一探測將為太陽系內(nèi)尋找地外生命提供重要科學(xué)依據(jù)。該研究入選新華社2024年終盤點“全球科研向‘四極’前沿發(fā)展”。

藝術(shù)家對美國宇航局木衛(wèi)二快船太空飛船的構(gòu)想。來源：NASA/JPL-Caltech

（二）深海

49 東太平洋海隆的熱液噴口發(fā)現(xiàn)動物生命

奧地利和荷蘭科學(xué)家在東太平洋海底2515米深處的熱液噴口區(qū)域發(fā)現(xiàn)動物生命，包括大型管狀蠕蟲和海底蝸牛。這些生命體存在于巖層縫隙中的溫暖液體腔體中，表明地殼內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)可能與海底生態(tài)系統(tǒng)相連。該發(fā)現(xiàn)拓展了人類對深海生態(tài)與生命適應(yīng)性的認(rèn)知。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

海底2500米處的巨型管狀蠕蟲。來源：施密特海洋研究所

50 “探索三號”入列三亞，助力載人深潛拓展至全海域

2024年12月，中國自主建造的“探索三號”多功能科考船正式服役，具備深潛、破冰、考古與海洋工程多重能力，是首艘支持全球極區(qū)和深遠海載人任務(wù)的平臺。該船將承擔(dān)深海資源調(diào)查、生態(tài)研究與技術(shù)驗證，顯著提升中國深海科技裝備自主能力。該研究入選新華社2024年終盤點：這些科技“明星”閃耀中國。

“探索三號”船駛?cè)肴齺喲轮轂晨萍汲悄仙礁酃部瓶即a頭。來源：中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所

（三）深地

51 地幔波動或影響大陸地貌形成與地質(zhì)活動

研究發(fā)現(xiàn)，板塊裂谷附近的地幔對流可觸發(fā)波狀能量傳播，遠及大陸內(nèi)部。這些“地幔波”可導(dǎo)致大陸基底物質(zhì)重新分布，推動高原抬升和金伯利巖噴發(fā)等地質(zhì)過程。該機制拓展了板塊構(gòu)造理論，為理解大陸地貌形成與深部過程提供新視角。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破。

南非的中央高原可能就是由地幔巖石流動波推動抬升的結(jié)果。來源：Laranik/Alamy Stock Photo；Science

52 鉆至地幔深處！國際團隊獲取迄今最深地幔巖芯樣本

國際科學(xué)家團隊在大西洋中脊成功鉆取1268米地幔巖芯，為人類首次從海底獲取如此深層的地幔樣本。巖芯主要由蛇紋石化橄欖巖構(gòu)成，揭示地幔與海水長期反應(yīng)的記錄。該成果為理解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、巖漿活動和地球系統(tǒng)元素循環(huán)提供了寶貴數(shù)據(jù)，標(biāo)志海洋地質(zhì)研究邁入新階段。該研究入選新華社2024年終盤點“全球科研向‘四極’前沿發(fā)展”。

在顯微鏡下觀察地幔巖石樣本，顯示了地幔熔融和海水—巖石相互作用的歷史。來源：《新科學(xué)家》網(wǎng)站

三、物質(zhì)、材料與化學(xué)領(lǐng)域

（一）物質(zhì)世界

53 首次觀察到凝聚態(tài)物質(zhì)中的引力子模

中國科學(xué)家在量子霍爾體系中首次觀測到具引力子特征的準(zhǔn)粒子模式，為探索引力在凝聚態(tài)物理中的幾何描述提供了實驗證據(jù)。雖然這并非真正的引力子，但該發(fā)現(xiàn)開辟了研究強關(guān)聯(lián)量子系統(tǒng)與量子引力關(guān)系的新方向，是凝聚態(tài)物理與高能物理融合的突破性進展。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

圓偏振光探測量子液體中的類引力子。來源：南京大學(xué)

54 分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次實現(xiàn)，開啟量子物質(zhì)新階段

美國與荷蘭科學(xué)家首次在實驗中實現(xiàn)由極性分子組成的玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)，使1000多個分子在接近絕對零度下進入統(tǒng)一量子態(tài)。這項突破為研究復(fù)雜量子系統(tǒng)、量子化學(xué)反應(yīng)及構(gòu)建量子模擬器提供了新平臺，標(biāo)志著量子物理研究進入更復(fù)雜粒子控制的新階段。該研究成果入選科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

科學(xué)家用鈉銫分子創(chuàng)造出玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。圖片來源：美國哥倫比亞大學(xué)

55 首次用量子模擬器成功求解高溫超導(dǎo)關(guān)鍵模型

中國科學(xué)家利用自研超冷原子量子模擬器，首次實現(xiàn)對高溫超導(dǎo)核心物理模型——費米子哈伯德模型反鐵磁相變的模擬，超越了傳統(tǒng)計算機能力。該成果為揭示高溫超導(dǎo)機理提供了關(guān)鍵理論支撐，也展示了量子技術(shù)在解決前沿物理問題中的獨特優(yōu)勢。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

費米子哈伯德量子模擬器示意圖。來源：新華網(wǎng)

56 世界首個原子級量子傳感器問世，空間分辨率達0.1埃實現(xiàn)原子尺度探測

韓國與德國研究人員聯(lián)合開發(fā)出全球首個原子級量子傳感器，實現(xiàn)對單個原子的電磁探測，空間分辨率達0.1埃。該傳感器基于掃描隧道顯微鏡尖端的單分子結(jié)構(gòu)，具備超高靈敏度，為量子材料、電磁結(jié)構(gòu)、生物分子行為等研究提供原子級觀測手段，是量子傳感領(lǐng)域的重要突破。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

來源：德國于利希研究中心（JULICH Forschungszentrum）

57 反超氫-4！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最重反物質(zhì)超核，揭示宇宙不對稱之謎

國際研究團隊在重離子對撞實驗中首次觀測到質(zhì)量最重的反物質(zhì)超核——反超氫-4，由一個反質(zhì)子、兩個反中子和一個反Λ超子構(gòu)成。其壽命與對應(yīng)正物質(zhì)相當(dāng)，驗證了正反物質(zhì)對稱性。這一發(fā)現(xiàn)拓展了人類對復(fù)雜反物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，也為揭示宇宙為何以正物質(zhì)主導(dǎo)提供了新線索。該研究入選新華社2024年終盤點“全球科研向‘四極’前沿發(fā)展”。

重離子碰撞產(chǎn)生反物質(zhì)超氫-4核示意圖。來源：中國科學(xué)院

58 正電子氫冷卻技術(shù)推動反物質(zhì)研究精度提升

科學(xué)家成功實現(xiàn)正電子氫（電子+正電子）激光冷卻，顯著降低其動能波動。這一技術(shù)提高了反氫制備效率，并有助于精密測試量子電動力學(xué)和反物質(zhì)引力行為，為未來反物質(zhì)實驗精度突破提供關(guān)鍵支撐。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

圖片來源：歐洲核子研究中心-米蘭理工大學(xué)

59 單個原子核衰變的直接探測技術(shù)問世

科學(xué)家首次實現(xiàn)對單個原子核衰變事件的直接探測，方法基于測量微小顆粒受衰變產(chǎn)物反沖產(chǎn)生的運動信號，靈敏度達10?2?牛頓。這項技術(shù)為探測極弱相互作用和研究如中微子等難以直接探測的粒子提供了新路徑。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

二氧化硅球體示意圖，當(dāng)內(nèi)部原子經(jīng)歷α衰變時，球體會發(fā)生反沖，這為探索宇宙開辟了新的途徑。來源：Jiaxiang Wang/耶魯大學(xué)

60 核物理范式實現(xiàn)融合：夸克-膠子與平均場模型首次統(tǒng)一

國際團隊提出新理論框架，首次融合粒子物理中的夸克-膠子描述與核物理中的平均場模型，解釋核子在束縛態(tài)下的短程關(guān)聯(lián)行為。該模型成功復(fù)現(xiàn)多個原子核的實驗數(shù)據(jù)，為高能與低能物理統(tǒng)一提供理論基礎(chǔ)，標(biāo)志核物理研究進入新范式。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

在這張藝術(shù)家的構(gòu)想圖中，夸克被描繪成較小的球體，它們通過膠子相互作用形成核子。一對臨時關(guān)聯(lián)的核子以紫色突出顯示。圖片來源：波蘭科學(xué)院核物理研究所

61 我國科學(xué)家首次實現(xiàn)光子的分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)

中國科學(xué)家利用超導(dǎo)諧振器陣列構(gòu)建人工磁場，實現(xiàn)光子之間強相互作用，首次觀測到分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)。該成果突破了傳統(tǒng)方法對強磁場與低溫的依賴，為研究任意子統(tǒng)計與拓?fù)淞孔佑嬎闾峁┝诵缕脚_，拓展了光子系統(tǒng)的多體量子調(diào)控能力。

光子的分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)示意圖。來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

62 迄今拍照速度最快相機問世，捕捉飛秒級現(xiàn)象每秒達156萬億幀

加拿大科學(xué)家研制出全球最快的成像設(shè)備，拍攝速度達每秒156萬億幀，能實時捕捉飛秒尺度內(nèi)的物理現(xiàn)象。該相機基于新型激光掃描與編碼算法，可用于觀察激光與材料相互作用、生物組織響應(yīng)等過程，為開發(fā)超快磁存儲、超聲診療和先進成像系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支持。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

來源：加拿大魁北克大學(xué)國立科學(xué)研究院

63 核時鐘首次走時：精準(zhǔn)度或?qū)⒊浆F(xiàn)有光學(xué)時鐘

科學(xué)家首次使核時鐘實現(xiàn)穩(wěn)定運行，利用釷-229原子核躍遷實現(xiàn)極高頻率的計時機制。相比光學(xué)時鐘，核時鐘更具抗干擾能力，理論精度提升約十倍，未來有望作為高精度時間標(biāo)準(zhǔn)，并用于探索暗物質(zhì)、引力波及基本物理常數(shù)演化等前沿課題。

Nature封面論文。圖片來源：nature.com

64 原子級納米激光器實現(xiàn)可重構(gòu)光頻相控陣

中國科學(xué)家開發(fā)出一種模式體積達到原子級的納米激光器，基于新理論突破光學(xué)衍射極限，能耗低、尺寸小。該激光器支持動態(tài)重構(gòu)陣列，精確控制光場分布，為高密度光子芯片、量子調(diào)控和智能光通信等前沿應(yīng)用提供核心器件支撐。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

圖片來源：國家自然科學(xué)基金委員會網(wǎng)站

65 小型低成本鈦藍寶石激光器實現(xiàn)芯片級集成

美國科學(xué)家首次將鈦藍寶石激光器實現(xiàn)芯片級集成，體積縮小1萬倍，成本大幅下降，僅需LED即可驅(qū)動。這一成果保留了寬帶寬與超快脈沖等優(yōu)勢，適用于量子計算、眼科手術(shù)與成像技術(shù)，展示了高性能激光器在微型化與普及化方向上的重要進展。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

新激光器靠在一塊鈦藍寶石上。圖片來源：Nature

66 量子糾纏助力圖像“隱藏”與“增強”：邁向新一代成像技術(shù)

歐洲科學(xué)家利用糾纏光子開發(fā)出圖像隱藏與增強成像新技術(shù)，圖像信息通過量子糾纏方式編碼，僅可被特定高靈敏度相機識別。這種方法可減少光散射影響，提升圖像分辨率，具備在生物成像、遠程通信和安全隱寫等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

光子關(guān)聯(lián)編碼圖像簡化實驗裝置。圖片來源: Phys. Rev. Lett.

67 伽馬射線閃光或是閃電產(chǎn)生的關(guān)鍵線索

科學(xué)家在熱帶雷暴區(qū)空中觀測中發(fā)現(xiàn)，一種被稱為“閃爍伽馬射線閃光”的現(xiàn)象頻繁與強烈閃電同步發(fā)生。研究顯示，這些高能電子雪崩產(chǎn)生的輻射可能是閃電啟動的前奏信號，為揭示閃電產(chǎn)生機制提供了關(guān)鍵證據(jù)，有望推動大氣電物理與氣象預(yù)警技術(shù)的發(fā)展。

美國宇航局的高空 ER-2 飛機（一架改裝的 U-2 間諜飛機）搭載儀器，用于記錄來自雷暴云的伽馬射線（圖中紫色僅為示意），這是 ALOFT 任務(wù)的藝術(shù)家印象圖。圖片來源：美國宇航局/ALOFT 團隊

68 新型液態(tài)金屬快速3D打印技術(shù)，數(shù)分鐘可打印家具級鋁制部件

美國研究人員開發(fā)出液態(tài)金屬打印（LMP）技術(shù)，采用微米級玻璃珠床支撐熔融鋁注入并快速冷卻成型，實現(xiàn)了無需支撐結(jié)構(gòu)、可控厚度變化的大尺寸鋁件快速打印。該技術(shù)打印速度提升10倍以上，可在數(shù)分鐘內(nèi)制造家具骨架、機械部件等結(jié)構(gòu)件，同時兼具高效率、低能耗和低成本優(yōu)勢。LMP技術(shù)為金屬增材制造打開新路徑，未來可拓展至航空航天、建筑結(jié)構(gòu)和個性化工業(yè)零部件等多場景應(yīng)用。該研究入選2024年MIT最具影響力的十大研究。

圖片來源：mit.edu

（二）新型材料

69 研究人員為無液氦極低溫制冷提供新方案

中國科學(xué)家在鈷基量子磁性材料中首次實驗證實自旋超固態(tài)的存在，并發(fā)現(xiàn)該狀態(tài)可產(chǎn)生巨磁卡效應(yīng)。通過磁場調(diào)控，該材料可在無液氦條件下實現(xiàn)零下273.056℃的極低溫制冷。基于此效應(yīng)，研究團隊已研制出新型低溫制冷裝置，為亞開爾文溫區(qū)的無液氦制冷提供了技術(shù)方案。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”。

我國研究人員為無液氦極低溫制冷提供新方案。來源：中國科學(xué)院理論物理研究所

70 第三種磁性材料“交變磁體”被實驗證實，或革新自旋電子器件

科學(xué)家首次實驗證實了“交變磁體”的存在，該材料結(jié)合了鐵磁體與反鐵磁體的特性，具備獨特的電子動量對稱性破缺。這種新型磁性狀態(tài)已在多種材料中觀測到，有望在未來的自旋電子器件中實現(xiàn)高速、低功耗磁控制，推動量子信息與磁存儲技術(shù)發(fā)展。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破、科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

在交變磁體中，相鄰原子會旋轉(zhuǎn)，其磁自旋也會翻轉(zhuǎn)。圖片來源：《科學(xué)》在線版

71 42.02萬高斯！刷新水冷穩(wěn)態(tài)強磁場世界紀(jì)錄

中國科學(xué)家研制的水冷磁體實現(xiàn)42.02萬高斯穩(wěn)態(tài)磁場，打破此前由美國保持的世界紀(jì)錄。該突破基于自主構(gòu)建的大科學(xué)裝置，提升了強磁場在材料科學(xué)、高溫超導(dǎo)與生命醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用能力，標(biāo)志我國在強磁場核心技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展、新華社2024年終盤點：這些科技“明星”閃耀中國。

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心自主研制的水冷磁體。來源：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院

72 科學(xué)家在高性能有機熱電材料研究領(lǐng)域取得突破

中國研究團隊構(gòu)建出具有周期異質(zhì)結(jié)構(gòu)的新型聚合物熱電材料，使其熱電優(yōu)值首次突破1.0，達到實用化水平。該材料同時具備高導(dǎo)電性與低熱導(dǎo)率，打破了有機熱電材料性能瓶頸，為柔性能源器件和塑料基可穿戴電源提供新選擇。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

溶液涂層大面積 PMHJ 薄膜和柔性發(fā)電。圖片來源：Nature

73 聲學(xué)抑制絲綢，實現(xiàn)輕薄布料打造靜音空間

美國研究人員開發(fā)出一種嵌入壓電纖維的超薄“聲學(xué)絲綢”，具備主動降噪和被動阻尼雙重功能。該布料可在不犧牲透氣性的前提下，顯著降低噪音傳播，最高可減少75%的聲波傳輸，未來可應(yīng)用于辦公、交通工具和居家環(huán)境中的靜音材料設(shè)計。該研究入選2024年MIT最具影響力的十大研究。

圖片來源：mit.edu

（三）化學(xué)

74 科學(xué)家首次原子級揭示冰表面結(jié)構(gòu)與融化機制

中國研究人員首次在原子尺度揭示冰的表面結(jié)構(gòu)與預(yù)融機制，發(fā)現(xiàn)其表面由六方和立方堆積交錯構(gòu)成，并在-153℃下開始出現(xiàn)局部融化。這項成果推翻了傳統(tǒng)認(rèn)知，為氣候模擬、大氣反應(yīng)及潤滑材料研究提供了重要實驗基礎(chǔ)，也展示了中國精密儀器的技術(shù)實力。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

冰表面原子結(jié)構(gòu)效果圖。來源：新華網(wǎng)/研究團隊提供

75 AI助力破解催化之謎，科學(xué)家實現(xiàn)理論重大突破

中國科學(xué)家基于可解釋性人工智能，首次建立描述金屬-載體相互作用的普適性控制模型，揭示了“金屬-金屬相互作用”在調(diào)控催化性能中的核心機制。該模型解決了困擾多相催化領(lǐng)域四十余年的關(guān)鍵理論難題，突破了催化劑穩(wěn)定性難預(yù)測的瓶頸。研究結(jié)果適用于多種工業(yè)催化體系，有望顯著提高催化劑在氫能、環(huán)保及化工合成中的效率與可控性，推動綠色能源和清潔制造技術(shù)發(fā)展。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

可解釋性人工智能揭示“金屬-載體相互作用”本質(zhì)。來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

76 綠色高效：鈦鎳催化劑開辟低碳烯烴生產(chǎn)新路徑

中國科學(xué)家開發(fā)出一種以鈦和鎳為核心的新型催化劑，突破了傳統(tǒng)丙烷脫氫對貴金屬與高污染工藝的依賴。通過構(gòu)建有序金屬-氧化物界面和引入氫溢流機制，實現(xiàn)對催化界面電子結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，有效提升催化活性和丙烯選擇性。該催化劑具備低成本、綠色環(huán)保與穩(wěn)定性強等優(yōu)勢，生命周期內(nèi)無毒且節(jié)能，為低碳烯烴生產(chǎn)提供了新型機制，有望廣泛應(yīng)用于清潔化工與可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。該研究入選科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

金屬-氧化物作用介導(dǎo)氧化鈦包覆層催化丙烷脫氫。圖片來源：Science.org

四、智能、信息與通信

（一）芯片

77 全球首款基于原語的類腦互補視覺芯片——“天眸芯”

中國科學(xué)家研發(fā)出全球首款“原語表示”類腦視覺芯片，模仿人眼處理機制，將視覺信息拆解為基本圖形單元，并通過認(rèn)知與運動雙通路并行處理，實現(xiàn)每秒萬幀的高速高動態(tài)視覺感知。該芯片動態(tài)范圍達130dB，帶寬消耗降低90%，可高效應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下的視覺識別任務(wù)。其配套軟硬件系統(tǒng)已在自動駕駛等場景中表現(xiàn)出色。該成果突破傳統(tǒng)圖像傳感器的感知極限，為人工智能與類腦計算技術(shù)的發(fā)展提供新路徑。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

世界首款基于原語的類腦互補視覺芯片。來源：清華大學(xué)類腦計算研究中心

78 全球首個Pb級超大容量光盤存儲器問世

中國科學(xué)家首次研制出Pb級超大容量光盤存儲器，采用創(chuàng)新的三維超分辨存儲結(jié)構(gòu)與雙光束調(diào)控染料寫入技術(shù)，突破了光學(xué)衍射極限，單張光盤實現(xiàn)百層數(shù)據(jù)記錄與高達8000張普通光盤的等效容量。該材料壽命超40年，具備長期穩(wěn)定保存能力。這一成果顯著提升了我國在信息存儲領(lǐng)域的核心技術(shù)水平，未來可用于海量數(shù)據(jù)長期歸檔、圖像安全存儲和國家戰(zhàn)略信息保存等關(guān)鍵場景。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

全球首個Pb級超大容量光盤存儲器示意圖。來源：上海光機所、上海理工大學(xué)

79 谷歌Willow量子芯片實現(xiàn)“低于閾值”計算，跨越精度里程碑

美國谷歌公司開發(fā)的Willow量子芯片首次實現(xiàn)“低于閾值”量子計算精度，標(biāo)志著實用量子計算向前邁出關(guān)鍵一步。該芯片包含105個物理量子比特，具備出色的糾錯能力，能在數(shù)分鐘內(nèi)完成經(jīng)典超級計算機需數(shù)千年才能完成的任務(wù)。這一突破驗證了量子誤差修正機制在中等規(guī)模系統(tǒng)中的可行性，為構(gòu)建實用化量子計算平臺奠定了基礎(chǔ)，未來有望推動材料設(shè)計、密碼破解與復(fù)雜模擬等前沿領(lǐng)域發(fā)展。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破、兩院院士評選的“2024年世界十大科技進展新聞”、科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

谷歌新量子芯片。圖片來源于谷歌

80 可開源“片上腦”系統(tǒng)，實現(xiàn)類腦控制機器人交互

中國科學(xué)家構(gòu)建了開源類腦交互系統(tǒng)“片上腦”，將三維培養(yǎng)的腦類器官與電極芯片耦合，實現(xiàn)類腦智能控制機器人完成避障、抓取等任務(wù)。系統(tǒng)具備神經(jīng)信號輸入、處理與反饋能力，是腦機接口從人腦實驗走向體外獨立交互的重要進展。研究還結(jié)合人工智能算法與物理刺激，驗證了超聲促進腦器官智能行為表達的機制。該系統(tǒng)有望用于自適應(yīng)神經(jīng)康復(fù)、混合智能芯片與生物智能研究平臺的開發(fā)。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞。

來源：新華網(wǎng)/研究團隊提供

81 “太極-Ⅱ”光芯片首次實現(xiàn)大規(guī)模光訓(xùn)練

中國研究人員研制出新一代光計算芯片“太極-Ⅱ”，首次實現(xiàn)無需反向傳播的原位光訓(xùn)練機制。該芯片構(gòu)建前向?qū)ΨQ光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，擺脫傳統(tǒng)AI訓(xùn)練對GPU和建模一致性的依賴，極大提升了計算能效與擴展能力。在大模型訓(xùn)練、智能成像與光子系統(tǒng)等任務(wù)中表現(xiàn)出卓越性能。該成果標(biāo)志著光計算邁入自主高效訓(xùn)練新時代，為構(gòu)建新一代通用智能系統(tǒng)提供核心技術(shù)支撐。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

圖片來源：國家自然科學(xué)基金委員會網(wǎng)站

82 自帶“開關(guān)”的半導(dǎo)體石墨烯問世

科學(xué)家實現(xiàn)兩項石墨烯突破。一是通過外延生長方式賦予石墨烯帶隙，兼具導(dǎo)電性與熱導(dǎo)性，使其具備用作晶體管材料的潛力。另一項技術(shù)則結(jié)合電子與質(zhì)子通道，構(gòu)建同時具備邏輯運算與數(shù)據(jù)存儲功能的石墨烯器件，成功集成“計算+存儲”于同一結(jié)構(gòu)中。該類材料有望顯著降低芯片功耗，提升算力效率，為新一代高性能集成電路和可重構(gòu)器件提供新路徑。該研究入選《物理世界》評選的2024年度物理學(xué)十大突破。

芯片上的表層石墨烯。圖片來源：佐治亞理工學(xué)院

（二）人工智能

83 Sora文本-視頻模型，震撼全球創(chuàng)意領(lǐng)域

2024年，OpenAI推出Sora系統(tǒng)，可根據(jù)文本生成物理一致性極強、極具真實感的視頻。該系統(tǒng)通過高效訓(xùn)練的多模態(tài)模型，具備模擬復(fù)雜現(xiàn)實場景的能力，被稱為“數(shù)據(jù)驅(qū)動的物理引擎”。其發(fā)布引發(fā)影視、教育、廣告等產(chǎn)業(yè)革新，同時也帶來關(guān)于深度偽造、信息操控等倫理問題的討論。Sora代表人工智能在內(nèi)容生成領(lǐng)域的重要里程碑，正引導(dǎo)技術(shù)與監(jiān)管協(xié)同發(fā)展的新階段。該研究成果入選科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”、中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

由Sora生成的視頻截圖。圖片來源：OpenAI

84 世界最大神經(jīng)形態(tài)計算機Hala Point研制成功，模擬人腦高效運行

美國科學(xué)家開發(fā)出迄今規(guī)模最大的神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)Hala Point，包含1152顆類腦芯片，可模擬11.52億個神經(jīng)元并完成高頻突觸操作。該系統(tǒng)模擬人腦局部計算與并行聯(lián)動機制，實現(xiàn)遠超傳統(tǒng)芯片的能效比。其在圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化計算、智能控制等方面表現(xiàn)優(yōu)越。Hala Point展示了類腦結(jié)構(gòu)在低功耗AI系統(tǒng)中的核心價值，預(yù)示著智能計算正邁向仿生化、高效化的新階段。該研究成果入選科技日報社評選的“2024年國際十大科技新聞”。

Hala Point神經(jīng)形態(tài)計算機由英特爾的Loihi 2芯片提供動力。圖片來源：英特爾公司

85 AI預(yù)報進入新時代：GenCast 8分鐘精準(zhǔn)預(yù)測全球15天氣象

美國研究團隊發(fā)布AI天氣模型GenCast，可在8分鐘內(nèi)完成全球15天高分辨率天氣預(yù)測。該模型采用條件擴散結(jié)構(gòu)，生成涵蓋80余種變量的概率性氣象圖，對溫度、風(fēng)速、氣壓、熱帶氣旋等要素預(yù)測精度超過主流數(shù)值模式，準(zhǔn)確性指標(biāo)達97%以上。GenCast代表天氣預(yù)報從物理模擬向數(shù)據(jù)驅(qū)動智能演進的重要轉(zhuǎn)型，未來將在災(zāi)害預(yù)警、能源調(diào)度、農(nóng)業(yè)規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。該研究主要人員入選2024《自然》十大人物。

圖片來源：Nature

86 Q系列人形機器人亮相，具備多場景適應(yīng)與類腦智能能力

中國科學(xué)家推出Q系列人形機器人，突破高爆發(fā)力一體化關(guān)節(jié)、類腦控制系統(tǒng)和機器人大模型關(guān)鍵技術(shù)。該系列支持模塊化設(shè)計與柔順控制，具備復(fù)雜地形適應(yīng)、自主導(dǎo)航、動態(tài)平衡等多種能力。樣機包括Q1仿生機器人和Q2多地形機器人，已在航天、制造等領(lǐng)域驗證應(yīng)用性能。該成果標(biāo)志著中國在人形機器人核心部件和系統(tǒng)集成技術(shù)上邁出重要步伐，為智能裝備產(chǎn)業(yè)注入新動能。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞。

圖為演示人員演示多機器人協(xié)作。來源：中國科學(xué)院自動化研究所

（三）信息與通信

87 新一代氣象超算系統(tǒng)建成，全面提升預(yù)報與智能應(yīng)用能力

中國新一代氣象超級計算系統(tǒng)正式投入運行，總算力達60PFlops，比前代提升超6倍。系統(tǒng)配備先進液冷散熱、高速互聯(lián)與海量存儲能力，可大幅提升數(shù)值模式的分辨率與模擬效率。該平臺將全面服務(wù)于中長期天氣預(yù)報、極端事件監(jiān)測和智能氣象服務(wù)，顯著增強我國在全球氣象預(yù)測和應(yīng)急響應(yīng)中的算力保障與技術(shù)競爭力。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞。

新一代氣象超算系統(tǒng)。圖片來源：CCTV+/視覺中國

88 等離子體調(diào)制器突破太空通信瓶頸，助力全球高速網(wǎng)絡(luò)連接

研究人員利用等離子體調(diào)制器實現(xiàn)53公里自由空間鏈路下424 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，實驗峰值可達1.4 Tbit/s，遠超傳統(tǒng)射頻通信速率。該技術(shù)具備高帶寬、低延遲、抗干擾等優(yōu)點，特別適合空間站、衛(wèi)星鏈路及偏遠地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。未來有望成為緊急通信或太空互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵支撐，推動全球高速連接向光通信體系升級。

圖片來源：SciTechDaily.com

89 新型防偽標(biāo)簽：用“膠水指紋”識別真?zhèn)?/strong>

美國科學(xué)家開發(fā)出基于太赫茲波的微型防偽標(biāo)簽，識別背面膠水中金屬微粒的隨機分布圖案，準(zhǔn)確率超99%。該標(biāo)簽僅4平方毫米，無法復(fù)用或仿制，適用于醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等高價值物品。結(jié)合AI圖像識別算法，可實現(xiàn)快速認(rèn)證與批量檢測。此項成果展現(xiàn)了太赫茲技術(shù)在身份識別與供應(yīng)鏈防偽中的廣闊應(yīng)用前景。該研究入選2024年MIT最具影響力的十大研究。

圖片來源：mit.edu

五、生態(tài)能源、交通與建設(shè)工程

（一）生態(tài)與能源

90 全球首份土壤病毒圖譜發(fā)布，揭示土壤病毒生態(tài)研究新前沿

國際團隊發(fā)布全球首份土壤病毒圖譜，整合近3000份樣本，識別超過61萬個新病毒基因組，揭示其在碳循環(huán)與微生物調(diào)控中的關(guān)鍵作用。95%以上的功能仍未知，表明土壤病毒群落遠未被認(rèn)知。該圖譜為研究病毒與生態(tài)系統(tǒng)互動提供基礎(chǔ)資源，將助力氣候變化響應(yīng)、土壤健康評估與病原傳播控制等前沿研究。該研究入選中央廣播電視總臺發(fā)布的2024年度國際十大科技新聞。

來源：施普林格·自然研究社區(qū)

91 RNA殺蟲劑進入農(nóng)田應(yīng)用，開啟精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)新路徑

2024年，美國批準(zhǔn)首款RNA噴灑型殺蟲劑Calantha正式應(yīng)用于農(nóng)田防控。這一RNA干擾制劑可精準(zhǔn)靶向特定害蟲基因表達，誘導(dǎo)其幼蟲快速死亡，對非靶標(biāo)生物友好且更環(huán)保。該藥劑專為抗藥性強的馬鈴薯葉甲設(shè)計，為農(nóng)業(yè)病蟲害防控提供新模式。未來，RNA殺蟲劑有望拓展至其他害蟲種群，但仍面臨穩(wěn)定性與抗性演化挑戰(zhàn)，有待配套納米載體與管理策略提升其持續(xù)效果。該研究成果入選2024 Science年度十大科學(xué)突破。

與目前的商業(yè)殺蟲劑不同，基于RNA干擾的殺蟲劑針對特定的害蟲。來源：Edwin Remsberg/VWPics via AP Images

92 錒系“核電池”將核廢料變能源，能效提升8000倍

中國科學(xué)家開發(fā)出新型基于錒系核素的光伏微型核電池，能將高放射性廢料轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電能。通過嵌入稀土發(fā)光聚合物并與鈣鈦礦光伏層結(jié)合，實現(xiàn)0.889%的整體能量轉(zhuǎn)化效率，是當(dāng)前同類設(shè)備的數(shù)倍。電池在連續(xù)運行中表現(xiàn)出優(yōu)異穩(wěn)定性，為可穿戴設(shè)備、航天探測和核廢物資源化提供新方案，并拓展了微能量系統(tǒng)的新應(yīng)用領(lǐng)域。該研究入選人民日報2024年度“中國科學(xué)十大進展”。

新型錒系微型核電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念示意圖。來源：蘇州大學(xué)新聞網(wǎng)

93 利用氫等離子體從赤泥中提取高純鐵，推動綠色冶金

歐洲科學(xué)家開發(fā)出以氫等離子體還原赤泥中氧化鐵的新方法，僅數(shù)分鐘內(nèi)即可生成純度超95%的液態(tài)鐵。該工藝幾乎不含有害元素，適用于煉鋼，同時消納工業(yè)固廢赤泥，有望解決年產(chǎn)1.8億噸赤泥的環(huán)境難題。結(jié)合可再生能源和綠氫，該技術(shù)展現(xiàn)了鋼鐵冶煉向低碳轉(zhuǎn)型的可行路徑，對金屬循環(huán)利用與綠色制造具有重要意義。

圖片來源：Nature

94 森林生物多樣性對輕度砍伐也高度敏感

2024年，學(xué)者在《自然》發(fā)文表示即使是生物量減少低于30%的“輕度砍伐”森林，其物種結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能也會顯著改變。當(dāng)砍伐強度超過68%，關(guān)鍵物種幾乎消失，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)迅速瓦解。該發(fā)現(xiàn)揭示熱帶森林對干擾的高度脆弱性，提示傳統(tǒng)“有限砍伐”不足以維系生態(tài)平衡，需加強采伐管理與生態(tài)修復(fù)，以防止生態(tài)系統(tǒng)陷入不可逆退化。

馬來西亞沙巴的伐木活動。圖片來源：Zoe G.Davies

95 二氧化碳主導(dǎo)了地球近5億年的氣候變遷，新研究揭示深層時間氣候演化圖譜

美國科學(xué)家重建了過去4.85億年地球平均氣溫變化曲線，整合15萬個古氣候記錄與模型模擬，發(fā)現(xiàn)地球極端變暖事件均與CO?濃度上升高度相關(guān)。研究表明，當(dāng)前人為排放引發(fā)的升溫速度超過多數(shù)地質(zhì)時期的劇變，對生物多樣性與海平面穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重威脅。該成果為理解未來氣候演化趨勢提供重要參照，強調(diào)減排CO?的緊迫性。

過去4.85億年間的全球平均地表溫度變化。圖片來源：Science

（二）交通與建設(shè)工程

96 中國首艘大洋鉆探船“夢想”號正式入列

2024年，中國首艘自主設(shè)計建造的大洋鉆探船“夢想”號正式列裝。該船最大鉆深可達11000米，具備全球領(lǐng)先的鉆探深度、智能化水平與綜合實驗?zāi)芰ΑＦ淇沙袚?dān)深海科學(xué)鉆探、油氣資源勘探、天然氣水合物試采等任務(wù)，為中國探索地球深部資源、建設(shè)海洋強國提供關(guān)鍵支撐，標(biāo)志我國在深海科考裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。該研究成果入選兩院院士評選的“2024年中國十大科技進展新聞”、中央廣播電視總臺發(fā)布的 2024 年度國內(nèi)十大科技新聞、科技導(dǎo)報2024年中國重大科學(xué)、技術(shù)和工程進展。

我國首艘大洋鉆探船“夢想”號。來源：廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局

97 超級工程深中通道正式通車，打造粵港澳大灣區(qū)“半小時交通圈”

歷時七年建設(shè)的深中通道于2024年6月正式通車，全長24公里，集橋、島、隧、水下互通于一體，是全球首個此類跨海集群工程。該項目使深圳至中山通行時間縮短至30分鐘，自主創(chuàng)新技術(shù)成果超200項。深中通道打通粵港澳城市群交通主動脈，展示了中國在超大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中...